- •Ю.Н. Гондин, в.А. Колюнов, б.В. Устинов
- •Содержание
- •Опорный конспект лекций
- •1. Основные этапы конструирования станков
- •2. Определение основных технических характеристик станка
- •2.1. Определение предельных значений частот вращения шпинделя и предельных значений подач
- •Скорости резания, допускаемые станками и инструментом, в м/мин
- •Значения Rs и zs
- •2.2. Предварительное определение мощности электродвигателя
- •3. Разработка кинематической схемы
- •3.1. Выбор типа привода
- •3.2. Компоновка привода главного движения
- •3.3. Выбор типа последней передачи
- •Рекомендуемые значения окружных скоростей
- •3.4. Кинематические расчеты коробок скоростей
- •3.4.1. Множительные структуры коробок скоростей
- •Тогда передаточное отношение передач, согласно графику, будет
- •Ряды предпочтительных чисел коробок скоростей
- •Структуры коробок скоростей в зависимости от количества скоростей в приводе
- •3.4.2. Коробки скоростей с бесступенчатым регулированием
- •3.4.3. Коробки скоростей со сложенной структурой
- •Со сложенной структурой
- •3.4.4. Особые множительные структуры
- •Характеристиками передач
- •Частоты вращения вала электродвигателя при и
- •3.5. Особенности кинематического расчета коробок подач
- •И график частот вращения (б)
- •4. Компоновки станков
- •Консольного (I) и бесконсольного (II) фрезерных станков:
- •4.1. Структурный анализ базовых компоновок
- •Компоновке узлов токарного станка
- •Ограничивающих условий
- •4.2. Установление и фиксация взаимосвязи отправных позиций проекта общего вида станка
- •5. Шпиндельные узлы станков
- •5.1. Конструкции шпиндельных узлов на подшипниках качения
- •Основные типы концов шпинделей
- •Точность и быстроходность шпиндельных узлов на разных опорах
- •Границы применимости различных методов смазывания
- •Рекомендуемые для шпинделей марки стали и методы упрочнения
- •Коническом двухрядном в передней опоре
- •В передней опоре
- •Рекомендуемые классы точности подшипников качения для шпинделей станков
- •5.2. Конструкции шпиндельных узлов на подшипниках скольжения
- •Масляными клиньями
- •Рекомендуемые для шпинделей с опорами на подшипниках жидкостного трения марки стали и методы упрочнения
- •5.3. Алгоритм проектирования шпиндельного узла
- •Допустимые значения температуры нагрева наружного кольца подшипника качения в с
- •Выбор типа опор в зависимости от основных параметров шпиндельного узла
- •Приводные элементы шпиндельных узлов в зависимости от класса точности станка
- •6. Проектирование привода главного движения станка
- •С трехступенчатой коробкой скоростей
- •(С прямозубыми передачами)
- •6.1. Устройства для соединения вала двигателя с первым валом коробок скоростей
- •Материал шкивов
- •Геометрические параметры зубчатых ремней
- •Ширина ремня в зависимости от модуля
- •6.2. Передачи зацеплением
- •Характеристика зубчатых колес
- •6.3. Валы
- •Рекомендуемые для силовых зубчатых колес (цилиндрических и конических) марки стали и методы упрочнения
- •Требования к твердости валов и рекомендуемые марки стали и методы упрочнения
- •6.4. Специфика расчета передач коробок скоростей
- •На шпинделе от частоты вращения n
- •Здесь DиDсвыражены в метрах, аС1– в килограммах.
- •6.5. Механизмы переключения коробок скоростей
- •7. Базовые детали и направляющие
- •7.1. Конструктивные формы базовых деталей и материалы
- •7.2. Расчет базовых деталей
- •Значения коэффициентов k1 и k2 в зависимости от расположения перегородок в станине
- •7.3. Конструкция направляющих станков и их расчет
- •Конструктивные схемы направляющих
- •8. Фундаменты станков
- •Факторы, определяющие выбор способа установки станков, обеспечивающего их нормальную работоспособность
- •8.1. Рекомендации по установке станков нормальной точности на фундаменты
- •Высота фундаментов под металлорежущие станки нормальной точности массой до 30 т (сНиП II-б.7-70)
- •8.2. Расчеты фундаментов
- •Характеристики прочности и жесткости грунтов
- •9. Контроль знаний Контрольные вопросы
- •Задачи к экзаменационным билетам
- •Глоссарий
- •Список литературы
Материал шкивов
Максимальная скорость ремня, м/с |
Материал и способ изготовления шкивов |
До 30 |
Чугун СЧ20, литые |
До 45 |
Сталь 25Л, литье |
До 60 |
Сталь 30, сварные или сборные |
До 80 |
Легкие сплавы АЛ-3, МЛ-5, литые |
До 100 |
Легированная хромистая сталь (поковка) или дюралюминий (литье) |
Плоскоременные передачи чаще используют в станках сверлильных и шлифовальных групп.
Клиноременные передачи применяют трех типов: нормальные, узкие и поликлиновые. Размеры передач с поликлиновыми ремнями вследствие их высокой тяговой способности получаются значительно меньшими, чем с клиновыми. Общий диапазон рекомендуемых скоростей для клиноременных передач от 5 до 40 м/с (табл. 6.2), передаточное число . Снижение габаритов и компактность передач осуществляются преимущественным применением мощностей до 50 кВт. Коэффициент полезного действия передачи при скорости ремняV < 25 м/с = 0,9…0,98 и снижается при большей скорости вследствие аэродинамических потерь. Критерии работоспособности те же, что и у плоских ремней.
Расчет клиновых ремней нормального профиля выполняется по тяговой способности. Расчет узких и поликлиновых ремней производится по наибольшему напряжению с учетом долговечности и тяговой способности.
Тип ремня выбирают в зависимости от условий работы передачи и необходимых габаритов. В передачах различных назначений наиболее применимы нормальные клиновые ремни.
Узкие ремни применяют при скорости V > 25 м/с или необходимости уменьшения габаритов передачи. Эти ремни имеют корд повышенной прочности, допускают большие натяжения и обладают большей тяговой способностью, чем нормальные. Четыре сечения узких ремней по передаваемому моменту заменяют семь сечений нормальных клиновых ремней.
Передачи поликлиновыми ремнями обеспечивают большее постоянство передаточного числа, обладают повышенной плавностью при большей скорости и малыми габаритами. Распределение нагрузки по рабочей поверхности у поликлиновых ремней более равномерное, что приводит к уменьшению ширины шкивов по сравнению с комплектом клиновых ремней.
Характеристики и размеры клиновых и поликлиновых ремней даны в табл. 6.2.
Профиль клиновых и поликлиновых ремней выбирают по наибольшему передаваемому моменту на малом шкиве.
Материалы для изготовления шкивов клиновых ремней указаны в табл. 6.1.
Такие ременные передачи применяются практически во всех группах станков. Узкоклиновые ремни чаще используют в шпиндельных бабках высокоскоростных круглошлифовальных станков.
Передачи зубчатым ремнем, применяемые в приводах станков, по сравнению с другими видами передач гибкой связью обладают рядом преимуществ: отсутствие скольжения, малые габариты, небольшие силы на валы и опоры, незначительная вытяжка ремня и высокий КПД (0,94…0,98), просты в эксплуатации. В особых условиях они способны передавать мощности до 500 кВт при скорости до 80 м/с и передаточном числе u ≤ 30. Передачи зубчатым ремнем ввиду их быстроходности особенно рекомендуется применять в качестве замедлительных в приводах от электродвигателей к первым валам коробок скоростей.
Таблица 6.2
Характеристики и размеры ремней |
Клиновые нормальные ГОСТ 1284.1-89 |
Клиновые узкие |
Поликлиновые (по РТМ 51-15-16-70 НИИРП) | ||||||||
Обозначение (шифр) профиля ремня |
О |
А |
Б |
В |
УО |
УА |
УБ |
УВ |
|
К |
Л |
W |
10 |
13 |
17 |
22 |
10 |
13 |
17 |
22 |
Н |
4 |
9,5 |
Wp |
8,5 |
11 |
14 |
19 |
8,5 |
11 |
14 |
19 |
|
19±0,2 |
4,8±0,4 |
Т |
6 |
8 |
10,5 |
13,5 |
8 |
10 |
13 |
18 |
t |
2,15 |
4,68 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
е |
2,4 |
4,8 |
Площадь сечения S1, мм2 |
47 |
81 |
138 |
230 |
56 |
93 |
159 |
278 |
С 10 ребрами S10 |
60 |
330 |
Диапазон длин, мм |
400… 2500 |
560… 4000 |
800… 6300 |
1800… (10600) |
630… 3550 |
800… 4500 |
1250… 8000 |
2000… 8000 |
– |
450… 2000 |
1250… 4500 |
Минимальный расчетный диаметр шкива Dp, мм |
63 |
90 |
125 |
200 |
63 |
90 |
140 |
224 |
– |
40 |
80 |
Линейная плотность ремня q, кг/м |
0,061 |
0,105 |
0,178 |
0,300 |
0,069 |
0,118 |
0,196 |
0,363 |
С 10 ребрами q10 |
0,09 |
0,45 |
Рекомендуемая максимальная скорость ремня V, м/с |
< 25 |
< 40 |
< 35 | ||||||||
Рекомендуемый момент на быстроходном валу Тб, Н∙м |
< 2,5 |
11…70 |
40…190 |
110…550 |
< 200 |
90…550 |
300…2200 |
> 1500 |
– |
≤ 40 |
18…400 |
Рекомендуемое максимальное число ремней (ребер) |
5…6 |
5…6 |
8…12 |
– |
2…36 |
4…20 | |||||
Предельное число ребер |
– |
– |
– |
– |
36 |
50 |
Профили зубчатых ремней и их геометрические параметры даны на рис. 6.5 и в табл. 6.3. Ремни выполняются шести типоразмеров замкнутой длины. В качестве основного параметра принят модуль m.
Рис. 6.5. Профиль зубчатого ремня
Таблица 6.3